科學家開發出模擬人腦的神經形態系統硅圓片

歐盟為人腦研究項目(Human Brain Project)準備投入12億歐元。相應地人們對這個項目的期待也很高。6月20號結束的萊比錫世界超級計算機大會上，人腦研究項目協調人之一，德國海德堡大學教授卡爾海因茨?麥耶(Karlheinz Meier)介紹了德國科學家取得的研究進展。
    目前在德國于利希和世界其他地方的超級計算機都需要兆瓦級(數千千瓦)的電功率，每小時耗電數千度。而我們人腦只需二、三十瓦。這就清楚表明，人腦運行從根本上就與電腦不同。人腦研究項目要搞清楚，為什么人腦處理信息的能效如此高。為此必須對人腦如何工作進行計算機仿真。這樣的仿真第一步是在常規的超級計算機上進行。這些計算機一方面需要專門的軟件，另一方面硬件也必須根據人腦仿真的需要逐步進行改造。為了得到這樣一類基于神經元的計算機的構造圖，需要構建相應的將神經元彼此連接起來的電纜方程組(cable equations, Kabelgleichungen)，并計算這些“電纜方程組”。要開發類似人腦工作的計算機，就需要一個能對具有突觸連接的神經元的高度復雜的連通性(Connectivity, Verschaltung)進行計算的操作系統。目前，德國科學家已經搞清楚了算法，這些算法預告突觸連接在哪些地方發生。這些預告算法可對多達1000萬億個突觸連接進行建模，計算出哪些地方有突觸連接存在。 由此可以實現在超級計算機上對神經元的仿真，但速度還是太慢。據卡爾海因茨?麥耶教授介紹，“仿真的速度比真正的人腦要慢100到1000倍，而且在有些情況下你必須要等待100天，結果才出來。若要重復100次，那這樣的速度就非常不實際了。” 因此，以卡爾海因茨?麥耶為首的研究人員正在著手將神經元注入硅片。一種所謂的神經形態(neuromorph)系統將出現在硅芯片上或硅圓片上。卡爾海因茨?麥耶說：“這不僅是一種芯片，而是一個完整的硅圓片，在上面我們目前集成了20萬個神經元和500萬個突觸。這個硅圓片的大小也就是像一個略大些的盤子。” 這些硅圓片就是未來十年歐盟人腦研究項目要開發的類似人腦的新型計算機系統結構的基石。